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第一回 惑星探査データ解析実習会小惑星探査機はやぶさのデータ解析
NIRS:分光データ処理 イトカワ編北里 宏平(神戸大学)
はやぶさ探査機の軌跡
Asteroid
Earth
Sun
-5 0 5-5
0 5
0
5
10
15
20
X-HP (km)
Y-HP (km)
Z-H
P (k
m)
05 Sep 12
05 Sep 26
05 Oct 9
05 Oct 20
NIRS 1D Scan Mode NIRS 2D Scan Mode
探査機-小惑星間の距離 (km)
太陽位相角 (deg)
0
10
20
30
30
20
10
0Sep-17 Sep-24 Oct-01 Oct-08 Oct-15
NIRS 観測期間 2005年 9月10日~11月24日 ( 56日間 )
総スペクトル数:~80,000 本
観測パラメタ 積分時間 :0.82 ~ 26.21 sec 検出器温度:一定 ( ~258 K )
NIRS:イトカワ観測
Spacecraft View
Wavelength (microns)
NIRS footprint
NIRS:観測の可視化
反射スペクトルのマッピング
非可視領域
可視領域
不規則形状天体のフットプリントの扱い(視野に対して地形の起伏のスケールが大きい場合)
- フットプリント領域 の分割が起こり得るので経緯度扱いは困難- 視野中心の日照条件 が全体を代表しているとは限らない
フットプリントの輪郭 より視野内にみえるプレートを考えた方が扱いやすい
時間 (ephemeris time) を指定して NIRS の視野内に含まれるイトカワモデルのプレートとそれらのプレート毎の日照条件(入射角, 出射角, 位相角)を計算する ー 使用している関数
platelib.a: PNTOCC ( Plate occlusion processor )
視野内に含まれるプレートを抜き出す関数
視野内に含まれるプレートの抽出viewgeo.c
視野に含まれているプレートがわかったら, それらのプレートに観測データの値も付与する
イトカワのスペクトルマップ作成
イトカワのスペクトルマップ作成に必要なデータ NIRS :イトカワ観測データ (20050916/*.fits, 1287本)
SPICE:generic_kernels (LSK, PCK, SPK)
HAYABUSA (FK, SCLK, PCK, IK=nirs11.ti,
SPK=hayabusa_itokawarendezvous_v01.bsp)
Itokawa (PCK, SPK, PLATE)
イトカワ観測データのマッピングの流れ
1. NIRS FITS から反射スペクトルに変換(mkspc.pl を使って一括処理)
2. フットプリント・日照条件を計算(mkplt.plを使って一括処理)
3. 集計・データベース作成(plinteg.pl)
# mkspc.pl の編集% vi Tansaku_kitazato_v0308/bin/mkspc.pl
#!/usr/bin/env perl use Math::Trig;
# set the absolute paths $PATH_SPICE_KERNEL = "/home/xxx/kernels"; $PATH_NIRS_BIN = "/home/xxx/bin"; $PATH_NIRS_CAL = "/home/xxx/nirs_calib";
$target = itokawa; # target name or id number ...
# 一括変換処理% cd Tansaku_kitazato_v0308/itokawa% tar xvfz 20050916.tar.gz% cd 20050916% ../../bin/mkspc.pl *.fits
2380635849_lvl1.0.fits -> 2380635849.spc2380637996_lvl1.0.fits -> 2380637996.spc2380640144_lvl1.0.fits -> 2380640144.spc2380642291_lvl1.0.fits -> 2380642291.spc...
NIRS FITS から反射スペクトルに変換
# gnuplotで簡単なアニメーションを作ってみる% mkgp.pl # spc.gp が作られる
% gnuplotgnuplot> load “spc.gp”
反射スペクトルデータの確認
フットプリント・日照条件を計算# mkplt.pl の編集% vi Tansaku_kitazato_v0308/bin/mkplt.pl
#!/usr/bin/env perl
# set the absolute paths $PATH_SPICE_KERNEL = "/home/xxx/kernels"; $PATH_NIRS_BIN = "/home/xxx/bin";
...
# 一括処理% cd itokawa/20050916% ../../bin/mkplt.pl *.fits
2380635849_lvl1.0.fits -> 2380635849.plt2380637996_lvl1.0.fits -> 2380637996.plt2380640144_lvl1.0.fits -> 2380640144.plt2380642291_lvl1.0.fits -> 2380642291.plt...
視野内に含まれるプレート1枚毎のID, 投影面積, 入射角, 出射角, 位相角が書かれている
集計・データベース作成# プレート毎にスペクトル情報をコンパイル#(視野面積に対する投影面積の割合で平均化)
% cd itokawa/20050916
% plinteg.pl # 集計結果が plt.dat に出力される
形状モデルのプレート1枚毎のID, 観測回数, 各ピクセルの平均反射率が書かれている
スペクトルマップの可視化POV-Ray (Persistence of Vision Raytracer)
光源から放射された光の軌跡をシミュレートすることによりシーン画像を作成する本格的なレイトレーシングソフトウェア
- オープンソース- マルチプラットフォーム対応- 複雑な設定なしにレイトレースしてくれる
モデラーではなくレンダラー簡単な言語で記述・実行
最低限必要な設定• camera(カメラ)• light_source(光源)• object(物体)
POV-Ray demo
POV-Ray サンプル
camera{location <0,0,-3>look_at <0,0,0>
angle 90}
light_source {<100,100,-100>
color rgb <1,1,1>}
object {sphere {<0,0,0>, 1}
pigment {color rgb <1,0,0>}}
# カメラの設定視点の位置 (xyz)
注視点の位置 (xyz)
カメラ視野角
# 光源の設定光源の位置 (xyz)
色の設定(rgb)
# オブジェクトの設定球の中心位置 (xyz), 球の直径表面の色の設定(rgb)
•テキストエディタで新規ファイルを開いて下記の内容を記述•ファイル名を sample.pov にして保存
POV-Ray 実行
% povray +Isample.pov -D# Povray for Windows はシーンファイルを開いて RUN
プレートモデルのレンダリング
#include "itokawa_temp.inc"
camera { perspective location < 0, -10000, 0 > right < -1.33, 0.0, 0.0 > up < 0.0, 1.0, 0.0 > sky < 0.0, 0.0, 1.0 > look_at < 0.0, 0.0, 0.0 > angle 4.0}
light_source { < 0, -10000, 0 > color rgb < 1.0, 1.0, 1.0 > parallel point_at < 0.0, 0.0, 0.0 >}
itokawa_temp.pov の中身インクルードファイル(データ挿入)プレートモデルのオブジェクト設定
別の方向からの絵を作るにはカメラと光源の位置をかえる
polygon{ 4, <x1,y1,z1>,<x2,y2,z2>, <x3,y3,z3>,<x1,y1,z1> pigment{color rgb<r,g,b>}}
いろんな方向からレンダリング
-Y
+Y
+X
POV-Ray inc ファイルの作成# plt.dat にあるプレートの値(観測回数およびピクセルの反射率)で# 色付けして povray のインクルードファイルを作成
% vi Tansaku_kitazato_v0308/bin/mkpovinc.pl
#!/usr/bin/env perl
# set the absolute paths $PATH_SPICE_KERNEL = "/home/xxx/kernels";
$pix = 0; # pixel number of nirs for drawing $max = 30; # maximum value of data range $min = 1; # minimum value of data range ... $pix += 2;
% cd itokawa/20050916% ../../bin/mkpovinc.pl
# plt.inc が作られる
POV-Ray 実行% cp ../../povray/itokawa_temp.pov . # need to be edited% cp ../../povray/makefile.pov . # need to be edited
# itokawa_temp.pov を povray で実行% make -f makefile.pov
# シーン画像ができる
観測回数
301
Aizu 3D-GIS
スペクトルマップデータを Aizu 3D-GIS で表示してみる
反射率でレンダリングすると
30-ch の反射率
0.220.08
NIRS 観測データ
スペクトル変換 観測幾何条件の計算
データ選別
光散乱特性のモデル化
測光補正 マップ投影
スペクトルマップ
高次解析
反復
地上・航行間試験データ
NIRS:解析フローチャート
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